JP2009182415A - 映像信号変換装置，映像表示装置，映像信号変換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】映像表示部により表示可能な色域よりも色域の広い一次映像信号を映像表示部の色域内の二次映像信号に変換する際に，映像表示部の色域内の色を正しく再現でき，他の色については極力色感が近い色の信号へ低い演算負荷で信号変換処理を実行できること。
【解決手段】一次映像信号Ｖ1におけるＲＧＢ各原色の輝度信号の全てが出力範囲内であればそのまま二次映像信号として出力し（Ｓ３），そうでなければ，Ｙｃｂｃｒ色空間の座標系での出力可能色域範囲を表す立方体状の領域において，一次映像信号のＹｃｂｃｒ換算信号の位置から最も近い位置に相当する色のＲＧＢ映像信号を二次映像信号Ｖ2として出力する（Ｓ６，Ｓ１０，Ｓ１２）。
【選択図】図２

Description

本発明は，所定の出力範囲を一部に含む（出力範囲よりも広い）拡張範囲の信号値をとり得るＲＧＢ各原色の信号からなる映像信号を，前記出力範囲の値をとり得るＲＧＢ各原色の信号からなる映像信号へ変換する映像信号変換装置及びその方法，並びにその映像信号変換装置を備えた映像表示装置に関するものである。

テレビジョン受像機等の映像表示装置において，液晶ディスプレイ等の映像表示部は，ＲＧＢ３原色それぞれの信号からなる映像信号（以下，出力側映像信号という）に基づいて映像を表示する。一般に，前記出力側映像信号におけるＲＧＢ３原色の信号は，その組合せが映像表示部により表示可能（再現可能）な色域（色再現領域又は色再現範囲ともいう）内の色と対応するように，信号値（ＲＧＢ３原色の信号の値）が予め定められた下限値（以下，出力下限値という）からそれより大きい上限値（以下，出力上限値という）までの出力範囲（例えば，０〜２５５或いは０〜１等）内で正規化されている。
ところで，映像表示装置に入力される映像信号（以下，入力映像信号という）若しくはその入力映像信号に対して既知の色域変換処理を施した映像信号である入力側映像信号により表現可能な色域が，映像表示部により再現可能（表示可能）な色域と一致する場合，前記入力側映像信号の信号値を前記出力側映像信号として採用すれば，映像表示部により前記入力映像信号に対応した映像（色）が表示される。
一方，前記入力側映像信号により表現可能な色域が，映像表示部により再現可能（表示可能）な色域から外れている場合（映像表示部の色域よりも広い場合等），前記入力側映像信号の信号値は前記出力範囲から外れた値をとり得ることとなり，それを前記出力側映像信号として採用することができない場合が生じる。例えば，映像表示部の色域に対応する映像信号の３原色の値の範囲（前記出力範囲）が０〜１であるのに対し，前記入力側映像信号の信号値が負の値となる場合や１を超える値となる場合があり，そのような場合には，前記入力側映像信号を，信号値が前記出力範囲に収まる前記出力側映像信号へ変換しなければならない。このような状況としては，例えば，前記入力側映像信号がＩＥＣ ６１９６６−２−４規格（通称，ｘｖＹＣＣ規格）やＩＥＣ ６１９６６−２−１規格に準拠した映像信号であるのに対し，前記出力側映像信号がＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９規格に準拠した映像信号である状況が考えられる。
ここで，前記入力側映像信号の信号値が前記出力範囲から外れている場合の信号変換方法としては，最も簡易な方法として，前記入力側映像信号の信号値に前記出力範囲でのクリップ処理（リミッタ処理といってもよい）を施すことによって前記出力側映像信号に変換する処理が考えられる。
また，特許文献１には，出力系の色域（映像表示部の色域に相当）が入力系の色域（前記入力側映像信号の色域に相当）よりも小さい場合に，入力系の色域を明度及び彩度の２次元平面上において領域分割し，分割領域ごとに色相を一定にしつつ色域の圧縮（信号値の圧縮）を行うことについて示されている。
また，特許文献２には，Ｌ*ａ*ｂ*色空間におけるある平面内において，目的範囲外の入力側の映像信号を目的範囲内の出力側の映像信号に変換することについて示されている。このように，Ｌ*ａ*ｂ*色空間におけるある平面内，即ち，色相が一定の平面内において信号変換を行うと，入力信号と出力信号との間で色相が維持される。
特開平９−９８２９８号公報 特開２０００−１３４４９０号公報

しかしながら，前記入力側映像信号をクリップ処理によって前記出力側映像信号に変換した場合，前記出力範囲を超える前記入力側映像信号の信号値が全て前記出力下限値又は前記出力上限値に置き換えられるため，前記入力側映像信号における色味が前記出力側映像信号にほとんど反映されず，元の色とは全く色味の異なる映像が表示されてしまうという問題点があった。
また，特許文献１に示されるように，前記入力側映像信号を色域圧縮によって前記出力側映像信号に変換した場合も，前記入力側映像信号における色味が前記出力側映像信号にほとんど反映されず，元の色とは全く色味の異なる映像が表示されてしまうという問題点があった。
また，視覚を通じた色の感じ方（色感）は，輝度（明るさ），彩度及び色相の全体のバランスにより定まるのに対し，特許文献２に示される技術では，入力信号と出力信号との間において，色相が維持される分だけ輝度（明るさ）や彩度が大きく異なる場合がある。そのため，特許文献２に示される技術によれば，元の色とは大きく色感の異なる映像が表示されてしまう場合があるという問題点があった。さらに，特許文献２に示される技術は，入力側の映像信号の色相に応じてＬ*ａ*ｂ*色空間におけるある平面を三角関数等を用いて特定する処理を実行し，さらにその処理ごとに入力映像信号から出力映像信号への変換処理を実行する必要があり，演算負荷が高くなるという問題点があった。

従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，映像表示部により表示可能な色域と色域が一致しない映像信号（前記入力側映像信号に相当）が与えられ，その映像信号を映像表示部の色域内の色を表す映像信号（前記出力側映像信号に相当）に変換する際に，与えられた映像信号が映像表示部の色域内の色を表す場合にはその本来の色を正しく再現（表示）できるとともに，与えられた映像信号が映像表示部の色域外の領域の色を表す信号である場合には，その色と視覚的な色の感じ方が極力近くなるような色の映像信号へ変換することができ，さらに，低い演算負荷で信号変換処理を実行できる映像信号変換装置及びその方法，並びに映像表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明に係る映像信号変換装置は，予め定められた出力下限値から出力上限値までの出力範囲を一部に含む拡張範囲の信号値をとり得るＲＧＢ各原色の信号からなる映像信号（以下，一次映像信号という）を，所定の映像表示手段に入力される映像信号であり，前記出力範囲の値をとり得るＲＧＢ各原色の信号からなる映像信号（以下，二次映像信号という）へ変換する装置であり，次の（１−１）〜（１−３）に示す各構成要素，又は（２−１）〜（２−７）に示す各構成要素を備えるものである。
（１−１）前記一次映像信号におけるＲＧＢ各原色の信号の全てが前記出力範囲内である場合に，前記一次映像信号と同じＲＧＢ各原色の信号からなる前記二次映像信号を出力する無変換信号出力手段。
（１−２）前記一次映像信号を該一次映像信号に対応するＹｃｂｃｒ色空間における映像信号であるＹｃｂｃｒ一次信号に換算する一次信号換算手段。
（１−３）前記一次映像信号におけるＲＧＢ各原色の信号の１つ以上が前記出力範囲外である場合に，Ｙｃｂｃｒ色空間の座標系での予め定められた立方体状の領域における前記Ｙｃｂｃｒ一次信号の位置から最も近い位置，に相当するＹｃｂｃｒ映像信号がＲＧＢ各原色の信号に換算された映像信号を算出し，それを前記二次映像信号として出力する最短距離位置信号出力手段。
（２−１）前記一次映像信号が，そのＲＧＢ各原色の信号の値が前記出力範囲内であるか前記出力下限値未満であるか前記出力上限値より大きいかの３状態のいずれであるかによって区分される２７通りの信号状態のいずれであるかを判別する一次映像信号状態判別手段。
（２−２）前記一次映像信号が前記２７通りの信号状態のうちＲＧＢ各原色の信号の値の全てが前記出力範囲内である出力可能信号状態である場合に，前記一次映像信号と同じＲＧＢ各原色の信号からなる前記二次映像信号を出力する無変換信号出力手段。
（２−３）前記一次映像信号を該一次映像信号に対応するＹｃｂｃｒ色空間における映像信号であるＹｃｂｃｒ一次信号に換算する一次信号換算手段。
（２−４）前記一次映像信号が前記出力可能信号状態以外の２６通りの信号状態のいずれかである場合に，Ｙｃｂｃｒ色空間の座標系での予められた立方体状の領域の輪郭を形成する８つの頂点，１２本の辺及び６つの面の中から，予め定められた対応関係に従って前記一次映像信号の信号状態に対応する１つの頂点，１本の辺又は１つの面を選択する頂点・辺・面選択手段。
（２−５）前記頂点・辺・面選択手段により前記一次映像信号の信号状態に対応する前記１つの頂点が選択された場合に，該１つの頂点の位置に相当するＹｃｂｃｒ映像信号がＲＧＢ各原色の信号に換算された映像信号を算出し，それを前記二次映像信号として出力する頂点対応信号出力手段。
（２−６）前記頂点・辺・面選択手段により前記一次映像信号の信号状態に対応する前記１つの辺が選択された場合に，Ｙｃｂｃｒ色空間の前記１つの辺上における前記Ｙｃｂｃｒ一次信号の位置からの垂線との交点の位置に相当するＹｃｂｃｒ映像信号がＲＧＢ各原色の信号に換算された映像信号を算出し，それを前記二次映像信号として出力する辺対応信号出力手段。
（２−７）前記頂点・辺・面選択手段により前記一次映像信号の信号状態に対応する前記１つの面が選択された場合に，Ｙｃｂｃｒ色空間の前記１つの面上における前記Ｙｃｂｃｒ一次信号の位置からの垂線との交点の位置に相当するＹｃｂｃｒ映像信号がＲＧＢ各原色の信号に換算された映像信号を算出し，それを前記二次映像信号として出力する面対応信号出力手段。
なお，前記立方体状の領域は，ＲＧＢ各原色の信号が前記出力範囲内の信号値をとり得る映像信号のＹｃｂｃｒ色空間における色域を表す領域である。
以下，前記（１−１）〜（１−３）に示される構成要件によって特定される発明を第１発明，前記（２−１）〜（２−７）に示される構成要件によって特定される発明を第２発明と称する。

前記第２発明において，（２−４）前記頂点・辺・面選択手段，（２−５）前記頂点対応信号出力手段，（２−６）前記辺対応信号出力手段，及び（２−７）前記面対応信号出力手段は，前記第１発明における（１−３）前記最短距離位置信号出力手段により実行される処理の結果と同じ結果を得るためのものである。従って，前記第１発明と前記第２発明とは，相互に同じ信号変換結果（前記二次映像信号）が得られる実質的に同一の発明である。その詳細については後述する。
本発明（前記第１発明又は前記第２発明）によれば，前記一次映像信号の信号値の全てが前記出力範囲内である場合，その一次映像信号がそのまま前記二次映像信号となるため，前記一次映像信号が表す本来の色が前記映像表示手段によって正しく再現（表示）される。
また，本発明によれば，前記一次映像信号における３つの信号値のうちの１つ以上が前記出力範囲外である場合，Ｙｃｂｃｒ色空間における前記一次映像信号の色から前記二次映像信号の色へのシフト量が最小となる。即ち，Ｙｃｂｃｒ空間の座標系における前記一次映像信号の色の位置から前記二次映像信号の色の位置への移動距離が最短となる。その結果，前記一次映像信号の色と前記二次映像信号の色との間で，輝度（Ｙ）及び色味（ｃｂ，ｃｒ）を総合した色感が極力近くなるように映像信号の変換が行われる。
また，前記第２発明によれば，信号値の大小判別や，座標空間における直線又は面とそれに対してある点からおろした垂線との交点を求める簡易な幾何学計算（ベクトル計算）等，演算負荷の低い処理によって信号変換処理を実現できる。

また，本発明は，以上に示した本発明に係る映像信号変換装置及びその映像信号変換装置により生成された前記二次映像信号に基づく映像を表示する映像表示手段を備えた映像表示装置として捉えることもできる。
また，本発明は，以上に示した本発明に係る映像信号変換装置における各手段が実行する処理をプロセッサ（演算手段或いはコンピュータといってもよい）によって実行する映像信号変換方法として捉えることもできる。
なお，前記一次映像信号の例としては，ＩＥＣ ６１９６６−２−４規格（いわゆる新動画用拡張色空間国際規格であるｘｖＹＣＣ）若しくはＩＥＣ ６１９６６−２−１規格に準拠した映像信号や，その映像信号にガンマ処理が施された信号が考えられる。ＩＥＣは，International Electrotechnical Commission（国際電気標準会議）の略である。
一方，前記二次映像信号又はその二次映像信号にガンマ処理が施された信号の例として，ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９規格又はＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１−５規格に準拠した映像信号が考えられる。ＩＴＵは，International Telecommunication Union（国際電気通信連合）の略である。

本発明によれば，映像表示部により表示可能な色域と色域が一致しない映像信号（前記一次映像信号に相当）が与えられ，その映像信号を映像表示部の色域内の色を表す映像信号（前記二次映像信号）に変換する際に，与えられた映像信号が映像表示部の色域内の色を表す場合にはその本来の色を正しく再現（表示）できるとともに，与えられた映像信号が映像表示部の色域外の領域の色を表す信号である場合には，その色と視覚的な色の感じ方が極力近くなるような色の映像信号へ変換することができ，さらに，低い演算負荷で信号変換処理を実行できる。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施形態に係る映像表示装置Ｚの主要部の概略構成を表すブロック図，図２は映像表示装置Ｚが実行する信号範囲調整処理の手順を表すフローチャート，図３はＹｃｂｃｒ色空間の座標系における表示可能色域を現す斜視図，図４はＹｃｂｃｒ色空間の座標系における表示可能色域をＹ軸方向から見た図，図５はＹｃｂｃｒ色空間の座標系における表示可能色域をＹ軸に直交する方向からみた図，図６は一次映像信号の状態とＹｃｂｃｒ色空間における表示可能色域範囲の立方体の頂点・辺・面それぞれとの対応関係を表す図である。

本発明の実施形態に係る映像表示装置Ｚは，図１に示すように，映像表示手段であるディスプレイ３と，入力された映像信号を前記ディスプレイ３に供給するＲＧＢ信号（映像信号）に変換する映像信号変換装置Ｑとを備えている。
前記ディスプレイ３は，ＲＧＢ各原色の信号（Ｒ信号，Ｇ信号及びＢ信号）からなる映像信号が入力され，その映像信号に基づく映像を表示する液晶ディスプレイやＣＲＴ等のデバイスである。このディスプレイ３に入力される映像信号（ＲＧＢ信号）は，例えば，ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９規格やＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１−５規格に準拠したＲＧＢ信号等であり，予め定められた出力下限値Ｓminから出力上限値Ｓmaxまで（ここで，Ｓmin＜Ｓmax）の範囲（以下，出力範囲Ｗという）の値をとり得るＲＧＢ各原色の信号からなる映像信号（以下，二次映像信号Ｖ2という）である。なお，前記二次映像信号Ｖ2は，前記ディスプレイ３により表示可能（再現可能）な色域内の色と対応するように，信号値（ＲＧＢ３原色の信号の値）が前記出力範囲Ｗ（例えば，０〜２５５或いは０〜１等）内で正規化された映像信号である。
そして，映像表示装置Ｚには，前記ディスプレイ３が表示（再現）可能な色域よりも広く拡張された色域を表現可能な映像信号が入力される。この映像信号のことを，以下，入力映像信号Ｖ0という。
前記映像信号変換装置Ｑは，外部から入力される前記入力映像信号Ｖ0を，ＲＧＢ信号（ＲＧＢ各原色の信号からなる映像信号，以下，一次映像信号Ｖ1という）に変換するとともに，さらに，その一次映像信号Ｖ1を，前記ディスプレイ３に入力される前記二次映像信号Ｖ2（前記出力範囲Ｗの値をとり得るＲＧＢ各原色の信号からなる映像信号）へ変換する処理を実行するものである。

また，前記映像信号変換装置Ｑは，例えば，ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＡＳＩＣ等のデジタル処理回路（素子）であり，演算用のプロセッサ（演算手段）及びそのプロセッサにより実行されるプログラムが記憶されたＲＯＭ等の記憶手段，並びにＲＡＭ等のその他の周辺装置を備えて構成されている。そして，前記映像信号変換装置Ｑが備える各構成要素（ＲＧＢ信号生成部１及び信号範囲調整部２）は，それぞれの処理に対応したプログラムを実行する前記プロセッサによって具現されている。
なお，前記映像信号変換装置Ｑが備える各構成要素は，前段の構成要素がメモリに記録した信号値（信号処理の結果）を，後段の構成要素がそのメモリから読み出して参照することにより，処理結果（信号値）の受け渡しを行う。
また，映像信号変換装置Ｑは，例えば，前記一次映像信号Ｖ1や前記二次映像信号Ｖ2にガンマ処理（ガンマ補正）を施すガンマ処理部等，図１には示されていない他の構成要素も備えているが，ここでは説明を省略する。

前記入力映像信号Ｖ0は，例えば，ＩＥＣ ６１９６６−２−４規格，或いはＩＥＣ ６１９６６−２−１規格に準拠したＹＵＶ信号やＹｃｂｃｒ信号等の映像信号であり，その色域は，前記ディスプレイ３により表示（再現）可能な色域よりも広く拡張されている。
そして，前記ディスプレイ３の色域（前記入力映像信号Ｖ0により表現可能な色域）よりも前記入力映像信号Ｖ0により表現可能な色域の方が広いため，前記一次映像信号Ｖ1は，前記出力範囲Ｗ（出力下限値Ｓminから出力上限値Ｓmaxまで）を一部に含む拡張範囲Ｗ’の信号値をとり得るＲＧＢ信号（ＲＧＢ各原色の信号からなる映像信号）となる。
なお，ＩＥＣ ６１９６６−２−４規格及びＩＥＣ ６１９６６−２−１規格において，各規格に準拠したＹＵＶ信号やＹｃｂｃｒ信号を同規格に準拠したＲＧＢ信号に変換する規則（変換式）が規定されており，前記ＲＧＢ信号生成部１は，その規則（変換式）に従った信号変換処理を行う。このため，前記入力映像信号Ｖ0が，ＩＥＣ ６１９６６−２−４規格，或いはＩＥＣ ６１９６６−２−１規格に準拠したＹＵＶ信号やＹｃｂｃｒ信号等の映像信号である場合，前記一次映像信号Ｖ1も，ＩＥＣ ６１９６６−２−４規格，或いはＩＥＣ ６１９６６−２−１規格に準拠したＲＧＢ信号となる。

次に，図３及び図４を参照しつつ，前記ディスプレイ３が表示可能な色域の範囲（以下，表示可能色域範囲Ｖｏと称する）について説明する。図３は，Ｙｃｂｃｒ色空間の座標系，即ち，直交するＹ軸（輝度），Ｃｂ軸（青の差分），Ｃｒ軸（赤の差分）により表される座標空間における前記表示可能色域範囲Ｖｏの斜視図を表す。また，図４は，Ｙｃｂｃｒ色空間の座標系における前記表示可能色域範囲Ｖｏを，Ｙ軸の正方向から見た平面図である。
図３，図４に示すように，前記表示可能色域範囲Ｖｏは，Ｙｃｂｃｒ色空間の座標系において立方体状の範囲となる。即ち，図３，図４に示される立方体状の領域（表示可能色域範囲Ｖｏ）は，ＲＧＢ各原色の信号が前記出力範囲内Ｗの信号値をとり得る映像信号のＹｃｂｃｒ色空間における色域を表す領域である。
なお，図３において破線で表された辺は，斜視方向から見て裏側にある辺であることを表す。
ここで，前記表示可能色域範囲Ｖｏの輪郭は，立方体であるので，８つの頂点Ｑ１〜Ｑ８と，１２本の辺（Ｑ１−Ｑ２，Ｑ１−Ｑ３，Ｑ１−Ｑ４，Ｑ２−Ｑ７，Ｑ２−Ｑ８，Ｑ３−Ｑ６，Ｑ３−Ｑ８，Ｑ４−Ｑ６，Ｑ４−Ｑ７，Ｑ５−Ｑ６，Ｑ５−Ｑ７，Ｑ５−Ｑ８）と，６つの面Ｆ１〜Ｆ６とを有している。ここで，頂点Ｑ１及び頂点Ｑ５は，Ｙ軸上に位置し，頂点Ｑ１が前記表示可能色域範囲Ｖｏにおける最大輝度（白色）の位置，頂点Ｑ５が前記表示可能色域範囲Ｖｏにおける最小輝度（黒色）の位置である。
ここで，前記一次映像信号Ｖ1（ＲＧＢ信号）をＹｃｂｃｒ色空間の映像信号に換算（変換）して得られるＹｃｂｃｒ映像信号（以下，Ｙｃｂｃｒ一次信号という）が，Ｙｃｂｃｒ色空間の座標系において前記表示可能色域範囲Ｖｏの外側に位置する場合，その一次映像信号Ｖ1は，そのままでは前記ディスプレイ３に対する入力信号として採用することができない。図４には，前記Ｙｃｂｃｒ一次信号の位置Ｐi（座標（Ｉy，Ｉcb，Ｉcr））の一例が表されている。なお，図４に示されるθは，前記Ｙｃｂｃｒ一次信号の色相を表す角度（θ＝ｔａｎ^-1（Ｉｃｒ／Ｉｃｂ））である。

そこで，前記信号範囲調整部２は，前記一次映像信号Ｖ1におけるＲＧＢ各原色の信号の１つ以上が前記出力範囲Ｗ外である場合に，Ｙｃｂｃｒ色空間の座標系での予め定められた立方体状の領域（前記表示可能色域範囲Ｖｏ）における前記Ｙｃｂｃｒ一次信号の位置Ｐiから最も近い位置Ｐi’のＹｃｂｃｒ映像信号を算出し，さらに，そのＹｃｂｃｒ映像信号をＲＧＢ各原色の信号に換算し，それを前記二次映像信号Ｖ2として出力する（前記最短距離位置信号出力手段の一例）。
Ｙｃｂｃｒ色空間の座標系（３次元空間）において，立方体状の前記表示可能色域範囲Ｖｏの外側の前記Ｙｃｂｃｒ一次信号の位置Ｐiから最短となる前記表示可能色域範囲Ｖｏ上の位置は，その範囲Ｖｏを形成する立方体の頂点の位置か，その立方体のいずれかの辺と前記位置Ｐiからその辺への垂線との交点の位置か，或いはその立方体のいずれかの面と前記位置Ｐiからその面への垂線との交点の位置かのいずれかである。

図５はＹｃｂｃｒ色空間の座標系における表示可能色域の範囲ＶｏをＹ軸に直交する方向からみた図である。
図５には，Ｙｃｂｃｒ色空間の座標系において，前記表示可能色域範囲Ｖｏの外側の前記Ｙｃｂｃｒ一次信号の位置Ｐ1，Ｐ２，Ｐ3から最短となる前記表示可能色域範囲Ｖｏ（立方体）上の位置が，その立方体の面Ｆ１と前記位置Ｐ1からその面Ｆ１への垂線との交点の位置Ｐ1’である場合，その立方体の辺Ｑ５−Ｑ７と前記位置Ｐ2からその辺Ｑ５−Ｑ７への垂線との交点の位置Ｐ2’である場合，及びその立方体の頂点Ｑ１の位置である場合の例が示されている。

そして，Ｙｃｂｃｒ色空間において，前記Ｙｃｂｃｒ一次信号の位置Ｐiから前記表示可能色域範囲Ｖｏ上の最も近い位置が，その範囲Ｖｏの立方体のいずれの頂点，又はいずれの辺上の位置，或いはいずれの面上の位置にあるかは，前記一次映像信号Ｖ1におけるＲＧＢ３原色の値の状態の組合せにより判別できる。以下，その詳細について説明する。
ここで，前記一次映像信号Ｖ1のＲＧＢ各原色の信号の値を（Ｉr，Ｉg，Ｉb）とする。また，便宜上，前記一次映像信号Ｖ1のＲＧＢ各原色の信号の値（Ｉr，Ｉg，Ｉb）それぞれについて，それが前記出力範囲Ｗ内である状態を「中」，前記出力下限値Ｓmin未満である状態を「小」，前記出力上限値Ｓmaxより大きい状態を「大」と称する。
前記一次映像信号Ｖ1の状態は，ＲＧＢ各原色の信号の値（Ｉr，Ｉg，Ｉb）それぞれが「中」であるか「小」であるか「大」であるかの３状態の組合せによって２７通りの信号状態（信号パターン）に区分される。
そして，前記一次映像信号Ｖ1の信号状態が，信号値（Ｉr，Ｉg，Ｉb）の全てが「中」であるときを除く残りの２６パターンのいずれであるかが特定されれば，その一次映像信号Ｖ1を基点とした前記表示可能色域範囲Ｖｏの立方体における最短位置Ｐi’の存在部分（頂点，辺，面）を特定できる。即ち，前記一次映像信号Ｖ1の２６パターンの信号状態それぞれと，前記表示可能色域範囲Ｖｏの立方体における最短位置Ｐi’の存在部分（８つの頂点，１２本の辺及び６つの面：合計２６の部分）それぞれとが１対１で対応する。
図６は，図３に示したＹｃｂｃｒ色空間に関し，前記一次映像信号Ｖ1の２６パターンの信号状態それぞれと，前記表示可能色域範囲Ｖｏの立方体における最短位置Ｐi’の存在部分（頂点，辺，面）それぞれとの対応関係を表す図である。

次に，図２に示すフローチャートを参照しつつ，前記信号範囲調整部２が実行する処理について説明する。なお，図２において，Ｓ１，Ｓ２，…は，処理手順（ステップ）の識別符号を表す。また，図２に示される処理は，１フレーム分（１画面分）の前記一次映像信号Ｖ1が前記信号範囲調整部２に入力されるごとに順次実行される。
まず，前記信号範囲調整部２は，入力された前記一次映像信号Ｖ1が，そのＲＧＢ各原色の信号の値（Ｉr，Ｉg，Ｉb）が前記出力範囲Ｗ内「中」であるか，前記出力下限値Ｓmin未満「小」であるか，前記出力上限値Ｓmaxより大きい「大」であるかの３状態のいずれであるかによって区分される２７パターンの信号状態のいずれであるかを判別する（Ｓ１，一次映像信号状態判別手段の一例）。
次に，前記信号範囲調整部２は，前記２７パターンの信号状態のうちＲＧＢ各原色の信号の値（Ｉr，Ｉg，Ｉb）の全てが前記出力範囲Ｗ内であるパターン０（出力可能信号状態）であるか否かを判別する（Ｓ２）。
さらに，前記信号範囲調整部２は，前記一次映像信号Ｖ1の信号状態が前記パターン０であると判別した場合，前記一次映像信号Ｖ1と同じＲＧＢ各原色の信号からなる前記二次映像信号Ｖ2を出力する（Ｓ３，無変換信号出力手段の一例）。
これにより，前記一次映像信号Ｖ1の信号値（Ｉr，Ｉg，Ｉb）の全てが前記出力範囲Ｗ内である場合，その一次映像信号Ｖ1がそのまま前記二次映像信号Ｖ2となるため，前記一次映像信号Ｖ1が表す本来の色が前記ディスプレイ３によって正しく表示される。

一方，前記信号範囲調整部２は，前記一次映像信号Ｖ1の信号状態が前記パターン０以外の２６パターンのいずれかの状態であると判別した場合，予め定められた図６に示す対応関係に従って，Ｙｃｂｃｒ色空間の座標系での前記表示可能色域範囲Ｖｏの領域（予められた立方体状の領域）の輪郭を形成する８つの頂点，１２本の辺及び６つの面の中から，前記一次映像信号Ｖ1の信号状態に対応する１つの頂点，１本の辺又は１つの面を選択する（Ｓ４，頂点・辺・面選択手段の一例）。なお，図６に示す対応関係の情報は，前記信号範囲調整部２の記憶部に予め記憶させておけばよい。
次に，前記信号範囲調整部２は，ステップＳ４において１つの頂点を選択した場合，その１つの頂点の位置に相当するＹｃｂｃｒ映像信号がＲＧＢ各原色の信号に換算された映像信号を前記二次映像信号Ｖ2として出力する（Ｓ６，頂点対応信号出力手段の一例）。なお，前記頂点Ｑ１〜Ｑ８それぞれに対応するＲＧＢの信号値は既知であるので，前記信号範囲調整部２の記憶部に予め記憶させておけばよい。

一方，前記信号範囲調整部２は，ステップＳ４において１つの辺又は１つの面を選択した場合，前記一次映像信号Ｖ1をそれに対応するＹｃｂｃｒ色空間における映像信号である前記Ｙｃｂｃｒ一次信号に換算する（Ｓ７，一次信号換算手段の一例）。その換算式（Ａ１）は次の通りである。

次に，前記信号範囲調整部２は，ステップＳ４において１つの辺を選択した場合，Ｙｃｂｃｒ色空間内のその１つの辺上における前記Ｙｃｂｃｒ一次信号の位置Ｐiからの垂線との交点の位置Ｐi’（Ｙｃｂｃｒ映像信号の信号値）を算出する（Ｓ９）。
さらに，前記信号範囲調整部２は，その位置Ｐi’のＹｃｂｃｒ映像信号をＲＧＢ各原色の信号に換算し，得られたＲＧＢ映像信号を前記二次映像信号Ｖ2として出力する（Ｓ１０）。なお，ステップＳ９，Ｓ１０の処理を実行する前記信号範囲調整部２が，前記辺対応信号出力手段の一例である。
ここで，Ｙｃｂｃｒ映像信号（Ｏy，Ｏcb，Ｏcr）からＲＧＢ映像信号（Ｏr，Ｏg，Ｏb）への換算式（Ａ２）は次の通りである。

また，前記信号範囲調整部２は，ステップＳ４において１つの面を選択した場合，Ｙｃｂｃｒ色空間内のその１つの面上における前記Ｙｃｂｃｒ一次信号の位置Ｐiからの垂線との交点の位置Ｐi’（Ｙｃｂｃｒ映像信号の信号値）を算出する（Ｓ１１）。
さらに，前記信号範囲調整部２は，その位置Ｐi’のＹｃｂｃｒ映像信号を前記（Ａ２）式に基づいてＲＧＢ各原色の信号に換算し，得られたＲＧＢ映像信号を前記二次映像信号Ｖ2として出力する（Ｓ１２）。なお，ステップＳ１１，Ｓ１２の処理を実行する前記信号範囲調整部２が，前記面対応信号出力手段の一例である。
そして，前記信号範囲調整部２は，以上に示した処理を，１フレーム分の前記一次映像信号Ｖ1ごとに繰り返し実行する。
なお，３次元空間において，既知の辺（即ち，直線）や既知の面と，基地の点の位置Ｐiからそれら辺又は面におろした垂線との交点は，周知のベクトル計算（内積や外積の計算）によって容易に算出することができる。

以上に示した前記信号範囲調整部２の処理によれば，前記一次映像信号Ｖ1における３つの信号値（Ｉr，Ｉg，Ｉb）のうちの１つ以上が前記出力範囲Ｗ外である場合，Ｙｃｂｃｒ色空間における前記一次映像信号Ｖ1の色から前記二次映像信号Ｖ2の色へのシフト量（座標空間における移動距離）が最小となる。その結果，前記一次映像信号Ｖ1の色と前記二次映像信号Ｖ2の色との間で，輝度（Ｙ）及び色味（ｃｂ，ｃｒ）を総合した色感が極力近くなるように映像信号の変換が行われる。
また，前記信号範囲調整部２の処理は，信号値の大小判別や，座標空間における直線又は面とそれに対してある点からおろした垂線との交点を求める簡易な幾何学計算（ベクトル計算）等，演算負荷の低い処理によって信号変換処理を実現できる。

本発明は，一次側の映像信号を，その信号値が所定範囲に収まるように二次側の映像信号に変換する信号変換装置及びそれを備えた映像表示装置に利用可能である。

本発明の実施形態に係る映像表示装置Ｚの主要部の概略構成を表すブロック図。 映像表示装置Ｚが実行する信号範囲調整処理の手順を表すフローチャート。 Ｙｃｂｃｒ色空間の座標系における表示可能色域を現す斜視図。 Ｙｃｂｃｒ色空間の座標系における表示可能色域をＹ軸方向から見た図。 Ｙｃｂｃｒ色空間の座標系における表示可能色域をＹ軸に直交する方向からみた図。 一次映像信号の状態とＹｃｂｃｒ色空間における表示可能色域範囲の立方体の頂点・辺・面それぞれとの対応関係を表す図。

符号の説明

Ｚ ：映像表示装置
Ｑ ：映像信号変換装置
Ｖｏ：Ｙｃｂｃｒ空間における表示可能色域の範囲
１ ：ＲＧＢ信号生成部
２ ：信号範囲調整部
３ ：ディスプレイ
Ｓ１，Ｓ２，…：処理手順（ステップ）

Claims (5)

1. 予め定められた出力下限値から出力上限値までの出力範囲を一部に含む拡張範囲の信号値をとり得るＲＧＢ各原色の信号からなる一次映像信号を，所定の映像表示手段に入力される映像信号であり，前記出力範囲の値をとり得るＲＧＢ各原色の信号からなる二次映像信号へ変換して出力する映像信号変換装置であって，
   前記一次映像信号におけるＲＧＢ各原色の信号の全てが前記出力範囲内である場合に，前記一次映像信号と同じＲＧＢ各原色の信号からなる前記二次映像信号を出力する無変換信号出力手段と，
   前記一次映像信号を該一次映像信号に対応するＹｃｂｃｒ色空間における映像信号であるＹｃｂｃｒ一次信号に換算する一次信号換算手段と，
   前記一次映像信号におけるＲＧＢ各原色の信号の１つ以上が前記出力範囲外である場合に，Ｙｃｂｃｒ色空間の座標系での予め定められた立方体状の領域における前記Ｙｃｂｃｒ一次信号の位置から最も近い位置，に相当するＹｃｂｃｒ映像信号がＲＧＢ各原色の信号に換算された映像信号を算出し，それを前記二次映像信号として出力する最短距離位置信号出力手段と，を具備し，
   前記立方体状の領域が，ＲＧＢ各原色の信号が前記出力範囲内の信号値をとり得る映像信号のＹｃｂｃｒ色空間における色域を表す領域であることを特徴とする映像信号変換装置。
2. 予め定められた出力下限値から出力上限値までの出力範囲を一部に含む拡張範囲の信号値をとり得るＲＧＢ各原色の信号からなる一次映像信号を，所定の映像表示手段に入力される映像信号であり，前記出力範囲の値をとり得るＲＧＢ各原色の信号からなる二次映像信号へ変換して出力する映像信号変換装置であって，
   前記一次映像信号が，そのＲＧＢ各原色の信号の値が前記出力範囲内であるか前記出力下限値未満であるか前記出力上限値より大きいかの３状態のいずれであるかによって区分される２７通りの信号状態のいずれであるかを判別する一次映像信号状態判別手段と，
   前記一次映像信号が前記２７通りの信号状態のうちＲＧＢ各原色の信号の値の全てが前記出力範囲内である出力可能信号状態である場合に，前記一次映像信号と同じＲＧＢ各原色の信号からなる前記二次映像信号を出力する無変換信号出力手段と，
   前記一次映像信号を該一次映像信号に対応するＹｃｂｃｒ色空間における映像信号であるＹｃｂｃｒ一次信号に換算する一次信号換算手段と，
   前記一次映像信号が前記出力可能信号状態以外の２６通りの信号状態のいずれかである場合に，Ｙｃｂｃｒ色空間の座標系での予められた立方体状の領域の輪郭を形成する８つの頂点，１２本の辺及び６つの面の中から，予め定められた対応関係に従って前記一次映像信号の信号状態に対応する１つの頂点，１本の辺又は１つの面を選択する頂点・辺・面選択手段と，
   前記頂点・辺・面選択手段により前記一次映像信号の信号状態に対応する前記１つの頂点が選択された場合に，該１つの頂点の位置に相当するＹｃｂｃｒ映像信号がＲＧＢ各原色の信号に換算された映像信号を算出し，それを前記二次映像信号として出力する頂点対応信号出力手段と，
   前記頂点・辺・面選択手段により前記一次映像信号の信号状態に対応する前記１つの辺が選択された場合に，Ｙｃｂｃｒ色空間の前記１つの辺上における前記Ｙｃｂｃｒ一次信号の位置からの垂線との交点の位置に相当するＹｃｂｃｒ映像信号がＲＧＢ各原色の信号に換算された映像信号を算出し，それを前記二次映像信号として出力する辺対応信号出力手段と，
   前記頂点・辺・面選択手段により前記一次映像信号の信号状態に対応する前記１つの面が選択された場合に，Ｙｃｂｃｒ色空間の前記１つの面上における前記Ｙｃｂｃｒ一次信号の位置からの垂線との交点の位置に相当するＹｃｂｃｒ映像信号がＲＧＢ各原色の信号に換算された映像信号を算出し，それを前記二次映像信号として出力する面対応信号出力手段と，を具備し，
   前記立方体状の領域が，ＲＧＢ各原色の信号が前記出力範囲内の信号値をとり得る映像信号のＹｃｂｃｒ色空間における色域を表す領域であることを特徴とする映像信号変換装置。
3. 請求項１又は２のいずれかに記載の映像信号変換装置及び該映像信号変換装置により出力された前記二次映像信号に基づく映像を表示する映像表示手段を具備してなることを特徴とする映像表示装置。
4. 予め定められた出力下限値から出力上限値までの出力範囲を一部に含む拡張範囲の信号値をとり得るＲＧＢ各原色の信号からなる一次映像信号を，所定の映像表示手段に入力される映像信号であり，前記出力範囲の値をとり得るＲＧＢ各原色の信号からなる二次映像信号へ変換して出力する映像信号変換方法であって，
   所定のプロセッサにより，
   前記一次映像信号におけるＲＧＢ各原色の信号の値の全てが前記出力範囲内である場合に，前記一次映像信号と同じＲＧＢ各原色の信号からなる前記二次映像信号を出力する無変換信号出力手順と，
   前記一次映像信号を該一次映像信号に対応するＹｃｂｃｒ色空間における映像信号であるＹｃｂｃｒ一次信号に換算する一次信号換算手順と，
   前記一次映像信号におけるＲＧＢ各原色の信号の値の１つ以上が前記出力範囲外である場合に，Ｙｃｂｃｒ色空間の座標系での予め定められた立方体状の領域における前記Ｙｃｂｃｒ一次信号の位置から最も近い位置に相当するＹｃｂｃｒ映像信号がＲＧＢ各原色の信号に換算された映像信号を算出し，それを前記二次映像信号として出力する最短距離位置信号出力手順と，を実行してなり，
   前記立方体状の領域が，ＲＧＢ各原色の信号が前記出力範囲内の信号値をとり得る映像信号のＹｃｂｃｒ色空間における色域を表す領域であることを特徴とする映像信号変換方法。
5. 予め定められた出力下限値から出力上限値までの出力範囲を一部に含む拡張範囲の信号値をとり得るＲＧＢ各原色の信号からなる一次映像信号を，所定の映像表示手段に入力される映像信号であり，前記出力範囲の値をとり得るＲＧＢ各原色の信号からなる二次映像信号へ変換して出力する映像信号変換方法であって，
   所定のプロセッサにより，
   前記一次映像信号が，そのＲＧＢ各原色の信号の値が前記出力範囲内であるか前記出力下限値未満であるか前記出力上限値より大きいかの３状態のいずれであるかによって区分される２７通りの信号状態のいずれであるかを判別する一次映像信号状態判別手順と，
   前記一次映像信号が前記２７通りの信号状態のうちＲＧＢ各原色の信号の値の全てが前記出力範囲内である出力可能信号状態である場合に，前記一次映像信号と同じＲＧＢ各原色の信号からなる前記二次映像信号を出力する無変換信号出力手順と，
   前記一次映像信号を該一次映像信号に対応するＹｃｂｃｒ色空間における映像信号であるＹｃｂｃｒ一次信号に換算する一次信号換算手順と，
   前記一次映像信号が前記出力可能信号状態以外の２６通りの信号状態のいずれかである場合に，Ｙｃｂｃｒ色空間の座標系での予め定められた立方体状の領域の輪郭を形成する８つの頂点，１２本の辺及び６つの面の中から，予め定められた対応関係に従って前記一次映像信号の信号状態に対応する１つの頂点，１本の辺又は１つの面を選択する頂点・辺・面選択手順と，
   前記頂点・辺・面選択手順により前記一次映像信号の信号状態に対応する前記１つの頂点が選択された場合に，該１つの頂点の位置に相当するＹｃｂｃｒ映像信号がＲＧＢ各原色の信号に換算された映像信号を算出し，それを前記二次映像信号として出力する頂点対応信号出力手順と，
   前記頂点・辺・面選択手順により前記一次映像信号の信号状態に対応する前記１つの辺が選択された場合に，Ｙｃｂｃｒ色空間の前記１つの辺上における前記Ｙｃｂｃｒ一次信号の位置からの垂線との交点の位置に相当するＹｃｂｃｒ映像信号がＲＧＢ各原色の信号に換算された映像信号を算出し，それを前記二次映像信号として出力する辺対応信号出力手順と，
   前記頂点・辺・面選択手順により前記一次映像信号の信号状態に対応する前記１つの面が選択された場合に，Ｙｃｂｃｒ色空間の前記１つの面上における前記Ｙｃｂｃｒ一次信号の位置からの垂線との交点の位置に相当するＹｃｂｃｒ映像信号がＲＧＢ各原色の信号に換算された映像信号を算出し，それを前記二次映像信号として出力する面対応信号出力手順と，を実行してなり，
   前記立方体状の領域が，ＲＧＢ各原色の信号が前記出力範囲内の信号値をとり得る映像信号のＹｃｂｃｒ色空間における色域を表す領域であることを特徴とする映像信号変換方法。

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